ENZIMAS Características Cofactores Tipos de enzimas Mecanismos de catálisis Efecto del pH y la temperatura Cinética Regulación de la actividad enzimática

ENZIMAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOS Las enzimas son proteínas que: Aumentan la velocidad de reacción No se transforman Participan en casi todas las reacciones que ocurren en un organismo Son altamente específicas Algunas son estereoespecíficas Algunas son reguladas A + B + E  C +D + E Sustratos Productos

Nomenclatura 1.- Se nombran por su sustrato más la terminación asa ejemplo: carboxipeptidasa A 2.- Se nombran por su acción y a continuación se coloca el número de clasificación ejemplo: peptidil -L-aminoácido hidrolasa (EC 3.4.17.1 EC: enzyme commission Número es clase, sub clase, sub-sub clase y un número arbitrario

¿Porqué una enzima aumenta la velocidad de una reacción química?

Diagrama del estado de transición para una reacción espontánea Efecto de un catalizador E + S ES EP →E + P

¿Porqué una enzima disminuye la energía de activación? Formación de un complejo enzima sustrato Sitio activo

Sitio activo K = Lys D = Asp Q = Gln Sitio activo de la S-adenosil metionina sintetasa con SAM, PPi, Pi y 2Mg2+.

Complejo enzima sustrato Sustratos Estado de transición Producto 1. Estabilización del complejo de transición 2. Disminución de la entropía del sustrato 3. Destabilización del sustrato por torción, desolvatación o efectos electrostáticos

Modelos de sitio activo 1.- Llave-cerradura

Modelos de sitio activo 2.- Encaje-inducido

Interacciones entre el sustrato y la enzima No-covalentes Interacciones iónicas Dipolo Puentes de hidrógeno Apolares Covalentes Bases de Schiff

Cofactores Son requeridos para convertir una enzima inactiva apoenzimas en la forma activa holoenzimas Iones esenciales, principalmente iones metálicos Coenzimas, compuestos orgánicos, derivados de las vitaminas Co-enzima o co-factor: no se encuentra unida covalentemente a la enzima Grupos prostéticos: se unen covalentemente a la enzima Sitio activo de la anhidrasa carbónica

Clasificación de las enzimas 1.- Oxidoreductasas: Catalizan reacciones de oxido-reducción 2.- Transferasas: Transfieren un grupo funcional de una molécula a otra 3.- Hidrolasas: Catalizan el rompimiento hidrolítico de un enlace

Clasificación de las enzimas, cont…. 4.- Liasas: Catalizan la eliminación de un grupo generando un doble enlace, la adición de un grupo a un doble enlace o el rompimiento de un enlace que involucra rearreglo electrónico 5.- Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales en una molécula 6.- Ligasas: Catalizan la unión de dos moléculas acopladas a la hidrólisis de ATP

Estrategias de catálisis Aproximación y orientación Covalente Acido-base Ión metálico

Estrategias de catálisis Covalente DNA Ligasa O P H 2 C OH N NH Lys + ATP Ligase Adenylate Phosphoramidate Intermediate Lys N P O Nucleoside H +

Estrategias de catálisis Covalente Enzymes Reacting Group Covalent Intermediate 1. Chymotrypsin     Elastase     Esterases     Subtilisin     Thrombin     Trypsin 2. Glyceraldehyde-3-phosphate     dehydrogenase Papain 3. Alkaline phosphatase Phosphoglucomutase 4. Phosphoglycerate mutase Succinyl-CoA synthetase 5. Aldolase Decarboxylases Pyridoxal phosphate-dependent   enzymes

Estrategias de catálisis IÓN METÁLICO. Puede estabilizar una carga negativa

Estrategias de catálisis Acido-base Triosa fosfato isomerasa

Triosa fosfato isomerasa

Triosa fosfato isomerasa

Serin-proteasas

Serin-proteasas Quimiotripsina

Mecanismo catalítico de una serin proteasa

Catalytic propensity of residue types Analysis of Catalytic Residues in Enzyme Active Sites (2002) Gail J. Bartlett, Craig T. Porter, Neera Borkakotiand Janet M. Thornton Journal of Molecular Biology, 324, 105-121

Efecto de la temperatura y el pH a) Efecto de la temperatura

Efecto del pH en reacciones enzimáticas